Giải pháp khó tin rút ra từ đại dịch COVID-19: Con người cần khai mở một đường thở mới, qua đằng hậu môn?

Những khi không thể thở từ trên xuống, tại sao không thở từ dưới lên?

Chúng ta biết COVID-19 là một căn bệnh đường hô hấp gây ra bởi virus SARS-CoV-2. Đối phó với nó thực chất là một cuộc chiến để giành giật lại từng hơi thở cho bệnh nhân.

Khi virus xâm nhập vào phổi, nó có thể kích hoạt một cơn bão cytokine làm tràn dịch, hạn chế khả năng hấp thụ oxy. Các mô trong phổi bệnh nhân bị tổn thương sau đó sẽ hóa sẹo khiến lá phổi cứng lại. Kết quả là bệnh nhân không còn có thể hô hấp được nữa.

Tùy từng giai đoạn bệnh, các bác sĩ sẽ phải dùng đến một loạt các loại máy hỗ trợ thở mà họ có: từ mặt nạ oxy (Oxygen therapy), thở oxy lưu lượng cao (HFNO), thông khí không xâm nhập (NIV), đặt nội khí quản (Endotracheal intubation) cho đến thở máy thông khí cơ học (Mechanical ventilation).

Đặc điểm chung của những cỗ máy này là chúng đều khai thác đường hô hấp trên qua phổi của con người. Nhưng một khi hai lá phổi đã thất bại, bệnh nhân sẽ không còn lựa chọn nào khác ngoài lọc máu bằng máy ECMO, một kỹ thuật bơm oxy và rút CO2 trực tiếp ra từ mạch máu, nhưng tiềm ẩn rất nhiều biến chứng nguy hiểm từ đông máu cho đến nhiễm trùng toàn thân.

Điều này khiến các nhà khoa học phải tự hỏi: Liệu chúng ta có thể khai thác được một đường thở khác cho bệnh nhân đã mất cả hai lá phổi hay không? Một đường thở từ dưới lên, qua đằng hậu môn: Bởi một số nghiên cứu gần đây cho thấy bằng chứng rằng trực tràng của chúng ta cũng có thể có khả năng trao đổi khí và nạp oxy vào máu.

Động vật có thể thở qua hậu môn, tại sao con người lại không?

Để tồn tại trong điều kiện oxy cực thấp sâu dưới đáy đại dương, cá và các sinh vật khác đã phát triển một khả năng thích nghi đáng chú ý. Ví dụ, nhện biển, cá chạch và cá da trơn có thể hấp thụ oxy bằng đoạn dưới cùng của ruột, nghĩa là thở qua hậu môn của chúng.

Chưa dừng lại ở đó, một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Med cho thấy các loài động vật có vú, bao gồm cả con người, cũng có thể thở từ dưới lên. Thử nghiệm trên chuột và lợn cho thấy chúng đã hấp thụ được oxy qua đường hậu môn.

Mặc dù chúng ta thường coi hậu môn là lối thoát cho chất thải trong cơ thể, nhưng nó cũng có thể là một lối vào trong trường hợp cần thiết. Rốt cuộc, con người vẫn thường hấp thụ thuốc qua đường trực tràng.

"Đó là bởi trực tràng có một mạng lưới các mạch máu nhỏ ở ngay dưới bề mặt niêm mạc cho phép thuốc đưa qua hậu môn dễ dàng được hấp thụ vào máu. Điều này khiến chúng tôi tự hỏi liệu oxy có thể được đưa vào máu theo cách tương tự hay không", tiến sĩ Ryo Okabe đến từ Đại học Y và Nha khoa Tokyo cho biết.

Nhưng trong khi trực tràng cho phép các loại thuốc thấm vào máu khá dễ dàng, oxy thường bị cản lại bởi một lớp màng nhày lúc nào cũng có mặt ở khu vực này. Ở các loài thở qua hậu môn như cá chạch, lớp màng nhày của chúng thường khá mỏng. Ngược lại, các loài động vật có vú thường có thành trực tràng và màng nhày dày hơn.

Điều này khiến cho tiến sĩ Okabe nảy ra một ý tưởng. Ông thử cọ rửa sạch lớp chất nhày trong trực tràng của những con chuột, bơm khí trơ vào khí quản của chúng để vô hiệu hóa đường thở trên của phổi.

Sau khi ghi nhận nồng độ oxy trong máu của những con chuột sụt giảm, tiến sĩ Okabe bơm oxy vào đằng hậu môn của những con chuột để xem chúng có hấp thụ được oxy từ thành trực tràng hay không?

Kết quả cho thấy nồng độ oxy máu và oxy tế bào của chuột đã tăng lên. Những con chuột được thông khí qua hậu môn có thể sống sót lâu hơn 5 lần dưới điều kiện thiếu oxy phổi, so với những con chuột trong nhóm chứng không được thông khí.

Nhóm nghiên cứu cho biết thí nghiệm này là một minh chứng rõ rệt cho thấy trực tràng của động vật có vú cũng được trang bị những cơ chế trao đổi khí, ít nhất ở đây là khả năng hấp thụ oxy.

Giải pháp thở trong chất lỏng

Mặc dù việc cọ rửa trực tràng và thông khí qua hậu môn có vẻ khả thi, nhưng tiến sĩ Okabe cho biết nó không phải một ý tưởng có thể thực hiện được với con người. Lý do vì phương pháp này sẽ gây ra một trải nghiệm khó chịu, chưa kể chất nhầy chính là thứ cần thiết để bảo vệ thành trực tràng khỏi tổn thương.

Do đó, ông muốn thử nghiệm một liệu pháp mới, truyền chất lỏng chứa oxy bão hòa vào trực tràng giống với cách các bác sĩ đang làm thủ thuật thụt tháo hậu môn.

Ý tưởng là sự luân chuyển của chất lỏng mang oxy bão hòa sẽ khuyếch tán được dưỡng khí qua thành trực tràng, trong khi không cần phải làm khô nó. Đồng thời, chất lỏng này cũng sẽ lấy bớt CO2 ra khỏi máu và hoàn thiện một quy trình trao đổi khí giống với những gì mà lá phổi làm được.

Perfluorodecalin, một chất chứa toàn các nguyên tử carbon và Flo, đã được chọn bởi nó có thể hòa tan oxy và cả CO2. Trong khi trơ về mặt hóa học, perfluorodecalin được kỳ vọng là sẽ an toàn với động vật cũng như con người.

Thử nghiệm đầu tiên đã được tiến hành trên chuột. Trong đó, tiến sĩ Okabe đưa những con chuột vào một buồng khí trơ chỉ có 10% oxy. Sau đó, ông dùng liệu pháp được đặt tên là EVA để truyền perfluorodecalin qua đường hậu môn của chúng.

Kết quả cho thấy oxy máu của chuột đã trở lại mức bình thường, chúng cũng thoát khỏi tình trạng lờ đờ do thiếu oxy và hoạt động trở lại linh hoạt hơn.

Thí nghiệm sau đó được lặp lại một cách thành công trên lợn. Theo đó, hai ngày sử dụng liệu pháp perfluorodecalin đường hậu môn liên tục không gây ra cho chúng bất kỳ tác dụng phụ đáng kể nào.

Đây là cơ sở quan trọng để tiến sĩ Okabe đề xuất một thử nghiệm lâm sàng liệu pháp EVA trên người với Cơ quan Nghiên cứu và Phát triển Y tế Nhật Bản.

Bởi đường ruột của lợn có rất nhiều tương đồng về mặt sinh lý so với chúng ta, tiến sĩ Okabe hi vọng phương pháp này sẽ hoạt động và cứu sống được những bệnh nhân suy hô hấp nặng như COVID-19.

"Đại dịch do virus SARS-CoV-2 gây ra gần đây đang lấn át nhu cầu lâm sàng về máy thở cũng như thiết bị tim phổi nhân tạo (ECMO). Nó dẫn đến tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng các thiết bị sẵn có và đe dọa tính mạng của nhiều bệnh nhân trên toàn thế giới", ông nói.

"Với nồng độ oxy động mạch mà chúng tôi đã đạt được nhờ hệ thống trợ thở này, nếu nó có thể được sử dụng trên con người, EVA có khả năng sẽ điều trị được cho các bệnh nhân suy hô hấp nặng, cung cấp oxy và cứu sống tính mạng cho họ".